[发明专利]检测串联燃料电池中单个异常操作的方法和信号处理算法

权利要求书

1.一种用于监测包括多个串联燃料电池的燃料电池堆的方法，所述方法包括：

向所述燃料电池堆应用频率信号；

测量所述燃料电池堆上的电压；

测量通过所述燃料电池堆的电流

使用测量的电压和测量的电流计算所述燃料电池的实际复杂阻抗；以及

将计算的所述燃料电池的阻抗与最优燃料电池阻抗作比较，以确定燃料电池堆特性。

2.根据权利要求1的方法，其中向所述燃料电池堆应用频率信号包括为所述燃料电池堆的阴极侧选择具有第一频率的频率信号，或为所述燃料电池堆的阳极侧选择具有第二频率的频率信号，其中所述第一频率与第二频率不相同。

3.根据权利要求2的方法，其中所述第一频率约为50 Hz，所述第二频率约为2-5 Hz。

4.根据权利要求1的方法，还包括如果计算的燃料电池阻抗与所述最优燃料电池阻抗之间的差大于预定阈值，那么采取矫正措施。

5.根据权利要求4的方法，其中采取矫正措施包括增大或减小至所述燃料电池堆阴极侧的空气流和/或增大或减小至所述燃料电池堆阳极侧的氢气气体流。

6.根据权利要求4的方法，其中采取矫正措施包括改变至所述燃料电池堆的阴极气流的湿度、调节至所述燃料电池堆的冷却流体流、或降低所述燃料电池堆上的负载电流。

7.根据权利要求1的方法，其中向所述燃料电池堆应用频率信号包括将所述燃料电池堆上的负载有选择地连接或断开。

8.根据权利要求7的方法，其中所述负载为电阻器，有选择地连接和断开所述电阻器通过开关来提供。

9.一种用于监测流过包括多个串联燃料电池的燃料电池堆的反应气体流的方法，所述方法包括：

通过有选择地连接和断开所述电池堆上的负载而向所述燃料电池堆应用具有第一频率的频率信号，以监测通过所述燃料电池堆的阴极侧的空气流；

通过有选择地连接和断开所述电池堆上的负载而向所述燃料电池堆应用具有第二频率的频率信号，以监测通过所述燃料电池堆的阳极侧的氢气气体流，其中所述第一频率与所述第二频率不相同；

当应用所述频率信号时，测量所述燃料电池堆上的电压；

当应用所述频率信号时，测量通过所述燃料电池堆的电流；

使用测量的电压和测量的电流计算所述燃料电池的实际复杂阻抗；以及

将计算的所述燃料电池的阻抗与最优燃料电池阻抗作比较，以确定反应气体流对于当前电池堆运行条件是否是最优的。

10.一种用于监测流过包括多个串联燃料电池的燃料电池堆的反应气体流的系统，所述系统包括：

用于通过有选择地连接和断开所述电池堆上的负载而向所述燃料电池堆应用具有第一频率的频率信号，以监测通过所述燃料电池堆的阴极侧的空气流的装置；

用于通过有选择地连接和断开所述电池堆上的负载而向所述燃料电池堆应用具有第二频率的频率信号，以监测通过所述燃料电池堆的阳极侧的氢气气体流的装置，其中所述第一频率与所述第二频率不相同；

用于在应用所述频率信号时测量在所述燃料电池堆上的电压的装置；

用于在应用所述频率信号时测量通过所述燃料电池堆的电流的装置；

用于使用测量的电压和测量的电流计算所述燃料电池的实际复杂阻抗的装置；

用于计算所计算的阻抗值之比的装置；以及

用于将计算的所述燃料电池的阻抗之比与最优燃料电池阻抗作比较，以确定所述反应气体流对于当前电池堆运行条件是否是最优的装置。